未来的体内检测,或许真的可以告别手术植入——不用开刀、不损伤组织,只需体外一束近红外光,就能在体内原位“造”出一枚柔性传感器,实时捕捉生理信号。
这不是科幻,而是刚刚诞生的真实科研突破。
2月23日,昆明理工大学张鹏、徐旭辉团队联合昆明医科大学滕兆伟团队宣布:成功研发植入式微晶水凝胶传感器,可通过近红外3D打印技术,在生物体内无创原位构建。相关成果已在线发表于国际权威期刊《细胞・生物材料》,标志着我国在柔性生物电子与无创诊疗领域迈出关键一步。
一、传统植入式传感器的“痛点”:手术、创伤、兼容差
植入式传感器是精准医疗的重要工具,能长期、实时监测体内生理信号,在疾病早筛、术后康复、慢病管理中不可或缺。
但长期以来,临床应用一直被一道难题卡住:
· 必须通过手术/微创切开才能植入,易引发组织损伤、炎症反应
· 器件与生物体亲和性不足,长期佩戴存在安全隐患
· 定制化程度低,难以适配不同部位、不同患者的需求
这些瓶颈,让很多优秀的传感技术难以真正走向床边。
二、颠覆性突破
这支跨学科团队给出了全新答案:不在体外做好再放进去,而是直接在体内原位成型。
他们创新采用近红外3D打印体内制造技术,核心原理简洁又精妙:
设计特殊的核壳型上转换纳米粒子,与光敏材料协同作用,形成“体内微型紫外光源”
只需在体外照射近红外光,就能穿透组织,触发材料发生光聚合反应
让一体式柔性水凝胶传感器,在目标位置直接成型、精准贴合
整个过程无需开刀、无需侵入性操作,从根源上避开传统植入的弊端。
在小鼠实验中,这枚微晶水凝胶传感器表现亮眼:
· 精准捕捉肌肉运动状态,转为稳定电信号
· 清晰识别站立、奔跑、跳跃等不同动作模式
· 材料柔性好、生物相容性高,与生物体自然适配
三、微晶水凝胶:柔性与性能“双在线”
这项技术的另一大亮点,是研发出多功能微晶水凝胶材料。它借鉴微晶玻璃的结构设计思路,兼顾多项关键能力:
· 足够柔软,贴合组织、不产生异物压迫
· 良好生物相容性,降低排异与炎症风险
· 具备稳定传感性能,可长期捕捉力学、生理信号
这让它既能“长得像生物体”,又能“干好传感器的活”。
四、临床前景广阔:从运动监测到慢病管理
这一技术突破,为植入式医疗设备打开了全新应用空间:
1、神经肌肉监测:运动康复、肌力评估、神经功能追踪
2、术后愈合监测:无创跟踪伤口、组织恢复状态
3、慢性病管理:长期体内信号采集,实现早预警、早干预
4、个性化诊疗:按需原位定制,适配不同解剖部位与场景
业内评价认为,它为植入式柔性传感器提供了非侵入式制造新范式,也大幅拓展了智能水凝胶在精准医疗、健康监测领域的应用边界。
五、医疗监测,正走向“无创、精准、个性化”
从体外设备到体内植入,从开刀植入到原位成型,医疗传感技术正在经历一场quietly的革命。
昆明理工大学团队这项成果,不仅是材料科学与生物医学的交叉胜利,更预示着一个清晰方向:未来的医疗监测,将越来越温和、安全、个体化。不用开刀的“体内3D打印”,或许很快就会从实验室走向临床,成为守护健康的新一代“隐形卫士”。
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